Question

为探究铜与稀硝酸反应的产物及影响反应速率的主要因素，进行如下实验．
实验一 探究铜和稀硝酸反应的产物．
实验装置如图1，气密性已检查．
已知：FeSO₄+NO═[Fe（NO）]SO₄，该反应较缓慢，待生成一定量[Fe（NO）]²⁺时突显明显棕色．
（1）实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜，缓慢滴入稀硝酸，该实验操作的目的是

 

．
（2）铜片和稀硝酸反应的化学方程式为

 

．
（3）本实验A生成的气体中，若有NO₂，B的实验现象为

 

；若只有NO生成，B的实验现象是

 

．
实验二 探究铜和稀硝酸反应速率先慢后快的原因
经过实验一，测得硝酸的浓度＜6mol?L^-1，只有NO生成．当铜片与5mol?L^-1硝酸反应时，开始时反应非常缓慢，一段时间后反应速率明显加快．为探究此反应的反应速率先慢后快的原因，进行如下探究：
探究一：研究反应过程的温度变化对反应速率的影响
实验所得曲线和现象记录如图2及表一．
（表一）

间/min	现象
0～15	铜表面出现气泡，但速度很慢
25	溶液有很浅的蓝色，气泡生成速度加快
30	气泡生成速度较快，均匀冒出
45	洗气瓶中可见少量淡棕色的物质
50	溶液中蓝色明显变深，洗气瓶中突显明显棕色

（4）获得图2数据所需的测量仪器有

 

．
（5）从上述图表分析可得到的结论是

 

．
（表二）

序号	温度	铜片/g	硝酸/mL	硝酸铜/g
1	25℃	①	②	③
2	25℃	5	20	0.5
3	25℃	5	20	1.0

探究二：研究化学反应产物对反应速率的影响
设计了如下实验，利用图1装置测定溶液突显明显棕色的时间．
（6）请将表二中将实验1的实验条件填写完整①

 

 ②

 

 ③

 

（7）通过实验发现实验1、2、3的反应速率并无明显变化，为达到实验目的还需要继续进行的实验是

 

．

Answer 1

考点：探究影响化学反应速率的因素

专题：实验设计题

分析：（1）实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜，缓慢滴入稀硝酸，碳酸钙与稀硝酸生成CO₂，将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O₂反应生成NO₂对气体产物的观察产生干扰；
（2）在常温下，铜片和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水；
（3）本实验A生成的气体中，若有NO₂，NO₂溶于水生成硝酸，把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，B瓶溶液出现血红色；若只有NO生成，FeSO₄+NO═[Fe（NO）]SO₄，该反应较缓慢，待生成一定量[Fe（NO）]²⁺时突显明显棕色；
（4）图2是铜与稀硝酸反应的温度变化、时间变化的曲线图，需要测定温度与时间；
（5）由图2曲线和表一可知，反应30min时，反应速率已经较快了，再升高温度，反应速率增大有限，可知反应溶液温度升高不是使反应速率加快的主要因素；
（6）表二，研究化学反应产物硝酸铜对反应速率的影响，实验1作为对照试验，铜片的质量、硝酸的体积应该与试验2、3完全一样，硝酸铜的质量是0；
（7）通过实验发现实验1、2、3的反应速率并无明显变化，说明硝酸铜没有催化作用；就需要研究另一种产物：NO对反应速率是否有影响；

解答： 解：（1）实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜，缓慢滴入稀硝酸，碳酸钙与稀硝酸生成CO₂，将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O₂反应生成NO₂对气体产物的观察产生干扰；
故答案为：利用生成的CO₂将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O₂反应生成NO₂对气体产物的观察产生干扰；                                        
（2）在常温下，铜片和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，化学方程式为3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu （NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
故答案为：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu （NO₃）₂+2NO↑+4H₂O； 
（3）本实验A生成的气体中，若有NO₂，NO₂溶于水生成硝酸，把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，B瓶溶液出现血红色；若只有NO生成，FeSO₄+NO═[Fe（NO）]SO₄，该反应较缓慢，待生成一定量[Fe（NO）]²⁺时突显明显棕色；
故答案为：B瓶溶液出现血红色；B瓶溶液出现棕色；
（4）图2是铜与稀硝酸反应的温度变化、时间变化的曲线图，需要测定温度与时间；故答案为：温度计和秒表；
（5）由图2曲线和表一可知，反应30min时，反应速率已经较快了，再升高温度，反应速率增大有限，可知反应溶液温度升高不是使反应速率加快的主要因素；
故答案为：反应溶液温度升高不是使反应速率加快的主要因素；
（6）表二，研究化学反应产物硝酸铜对反应速率的影响，实验1作为对照试验，铜片的质量、硝酸的体积应该与试验2、3完全一样，硝酸铜的质量是0；
故答案为：5；20；0；
（7）通过实验发现实验1、2、3的反应速率并无明显变化，说明硝酸铜没有催化作用；就需要研究另一种产物：NO对反应速率是否有影响；
故答案为：研究NO对反应速率的影响．

点评：本题考查了铜和硝酸的反应实验，探究铜与稀硝酸反应的产物及影响反应速率的主要因素，对比、对照分析是解题的关键．